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Ligações de Hidrogênio

Química

Um caso extremo de atração intermolecular dipolo-dipolo ocorre quando temos o hidrogênio ligado a um flúor, oxigênio ou nitrogênio, formando as ligações de hidrogênio.
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Conforme explanado no texto “Tipos de Forças Intermoleculares”, as moléculas das substâncias nos três estados físicos (sólido, líquido e gasoso) se atraem por meio de uma das forças intermoleculares.

As três forças intermoleculares conhecidas são: dipolo induzido – dipolo induzido, dipolo permanente – dipolo permanente e ligação de hidrogênio. Entre elas, a ligação de hidrogênio é a mais forte. Alguns autores costumavam se referir a essa força intermolecular como pontes de hidrogênio; porém, o termo correto e aceito pela IUPAC é “ligação de hidrogênio”.

Esse tipo de interação ocorre quando a molécula possui hidrogênio ligado a flúor, nitrogênio ou oxigênio, que são átomos fortemente eletronegativos.

A ligação de hidrogênio ocorre quando esse elemento se liga ao flúor, oxigênio ou nitrogênio

A ligação de hidrogênio é um exemplo extremo da ligação dipolo permanente-dipolo permanente. Pois o hidrogênio de uma molécula constitui um polo positivo, que se liga a um desses átomos de flúor, oxigênio ou nitrogênio de outra molécula, que constituem o polo negativo delas.

Normalmente, as ligações intermoleculares ocorrem com as substâncias nos estados líquido e sólido. Além disso, visto que é uma força de atração muito intensa, é necessária uma energia bem alta para rompê-la.

Uma substância que apresenta essa força intermolecular é a própria água. Observe como isso ocorre na ilustração abaixo:

Esquema das ligações de hidrogênio da água no estado líquido

Observe que cada molécula de água fica circundada espacialmente por outras quatro moléculas de água, sendo que as ligações de hidrogênio ocorrem pela ligação entre o hidrogênio de uma molécula (polo positivo) com o oxigênio de outra (polo negativo).

As ligações de hidrogênio explicam vários fenômenos da natureza, veja os seguintes exemplos:

  • O fato de o gelo flutuar na água: O gelo é menos denso do que a água e, consequentemente, flutua nela. Isso ocorre porque enquanto no estado líquido as ligações de hidrogênio que ocorrem entre as moléculas de água estão dispostas numa forma desorganizada, as ligações de hidrogênio nas moléculas do gelo são mais espaçadas e organizadas, formando uma estrutura rígida de forma hexagonal, que faz as moléculas ocupar um espaço bem maior do que ocupariam se estivessem no estado líquido.

Esquema das ligações de hidrogênio no gelo, formando uma estrutura cristalina de forma hexagonal

É inclusive por isso que se colocarmos água no volume total de uma garrafa e a colocarmos posteriormente em um refrigerador, seu volume se expandirá e a garrafa irá rachar.

Assim, haverá a mesma quantidade de moléculas por unidade de volume, o que diminui a densidade, segundo a fórmula da densidade: d = m/v. Haverá espaços vazios entre os hexágonos formados, diminuindo a densidade dessa substância.

  • Ionização dos ácidos: Apesar de as ligações de hidrogênio serem aproximadamente dez vezes mais fracas que as ligações covalentes; em determinadas circunstâncias elas conseguem romper as ligações covalentes. Por exemplo, no caso mostrado a seguir, o ácido clorídrico é dissolvido em água. O oxigênio da água atrai mais o hidrogênio ligado ao cloro do ácido do que o próprio cloro, dando origem aos íons hidrônio (H3O+) e cloreto (Cl-). Esse fenômeno é denominado de ionização:

Ionização do ácido clorídrico dissolvido na água

  • Tensão superficial da água: as moléculas que estão na superfície do líquido se atraem pelas ligações de hidrogênio somente com as moléculas ao seu lado e abaixo, pois não existem moléculas acima. Já as moléculas que estão abaixo da superfície realizam esse tipo de ligação com moléculas em todas as direções, o resultado é a formação de uma espécie de película ou fina camada na superfície da água, que a envolve.

Esquema da tensão superficial da água

Isso explica o fato de insetos poderem permanecer sobre ela e também o fenômeno da forma esférica das gotas de água.

Fenômenos relacionados à tensão superficial da água


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Ligações de Hidrogênio"; Brasil Escola. Disponível em <http://www.brasilescola.com/quimica/ligacoes-hidrogenio.htm>. Acesso em 28 de agosto de 2015.

DEIXE SEU COMENTÁRIO
  • Italo Freitasquinta-feira | 28/05/2015 20:56Hs
    Após umas três pesquisas encontrei esse texto. Abordou o assunto com objetividade e citou informações necessárias para a compreensão do assunto. Os exemplos foram essenciais para ajudar no aprendizado, tornando o assunto ainda mais interessante. Resumindo: muito obrigado! haha
  • geiciele oliveiraterça-feira | 17/03/2015 10:52Hs
    texto muito bom, esclarecedor!
  • jdfsegunda-feira | 18/08/2014 09:31Hs
    bom
  • Renansexta-feira | 29/11/2013 20:03Hs
    Muito bom o texto, aprendizado verdadeiro, fugiu da dinâmica decorativa, que para mim constitui um dos principais problemas de uma educação. Texto realmente muito bom.
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